车辆轨迹模型预测控制器的算法研究

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作者 候峙朴 范英 +3 位作者 赵敏 代晓文 许晋军 李一帆 《中北大学学报（自然科学版）》 CAS 2024年第3期334-339,共6页

为提高无人驾驶汽车行驶控制中的跟踪精度和车辆稳定性,提出了一个改进的模型预测控制器(MPC)。首先,为解决高速转弯工况下轮胎侧偏刚度的强非线性特性导致的车辆失稳问题,建立了轮胎动态侧偏刚度估计器进行实时估计;在此基础上,利用改... 为提高无人驾驶汽车行驶控制中的跟踪精度和车辆稳定性,提出了一个改进的模型预测控制器(MPC)。首先,为解决高速转弯工况下轮胎侧偏刚度的强非线性特性导致的车辆失稳问题,建立了轮胎动态侧偏刚度估计器进行实时估计;在此基础上,利用改进粒子群算法对现有模型预测控制器的时域参数进行优化,以提高算法跟踪精度和稳定性;最后,为验证控制器的效果,选取合适的工况进行了联合仿真测试。结果表明,改进控制器在高速转弯的工况下,跟踪精度误差降为4.9%,横摆角误差降为2.6%,比传统模型预测控制器分别提高了67.8%和62.3%,比模糊控制算法优化的控制器分别提高了55.8%和58%。 展开更多

关键词 无人驾驶车辆 轨迹跟踪 侧偏刚度估计 改进的模型预测控制器 粒子群算法

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基于Anytime算法的模型预测控制器的优化反馈调度 被引量：2

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作者 周平方 谢剑英 邓小龙 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期39-43,共5页

模型预测控制器可以实现为具有Anytime算法特征的模型预测控制(MPC)任务,它允许在执行时间和控制性能之间进行折衷.文中针对一组MPC任务,提出一种优化反馈调度算法(FS-CBS),在有限处理器时间约束范围内使全局控制性能最大化.该算法为每... 模型预测控制器可以实现为具有Anytime算法特征的模型预测控制(MPC)任务,它允许在执行时间和控制性能之间进行折衷.文中针对一组MPC任务,提出一种优化反馈调度算法(FS-CBS),在有限处理器时间约束范围内使全局控制性能最大化.该算法为每个MPC任务分配了一个恒定带宽服务器(CBS),并对CBS所预定的处理器时间进行动态调节,同时通过约束条件保证整个任务集的可调度性和各组分的稳定性.仿真结果表明,该算法对MPC运行时的执行时间变化不敏感,明显优于基本的CBS算法. 展开更多

关键词 实时控制系统 反馈 调度 模型预测控制器 恒定带宽服务器

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模型预测控制器的广义最小方差性能评价 被引量：2

3

作者 李昌磊 赵众 《北京化工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期118-124,共7页

基于滚动时域最小方差性能评价方法和广义最小方差控制原理,提出了可处理约束问题的滚动时域广义最小方差性能评价方法。该性能评价方法既可考虑过程变量的硬约束,同时相对于滚动时域最小方差性能评价方法,又可考虑操纵变量的软约束。基... 基于滚动时域最小方差性能评价方法和广义最小方差控制原理,提出了可处理约束问题的滚动时域广义最小方差性能评价方法。该性能评价方法既可考虑过程变量的硬约束,同时相对于滚动时域最小方差性能评价方法,又可考虑操纵变量的软约束。基于Wood-Berry精馏塔模型的仿真实例证明了该性能评价方法较滚动时域最小方差性能评价方法具有更高的实际意义,并验证了这种性能评价方法的有效性。 展开更多

关键词 模型预测控制器 广义最小方差控制 约束 性能评价

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基于累积平方误差-总平方波动指标的模型预测控制器性能评价及自愈 被引量：2

4

作者 张浩 赵众 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期166-176,共11页

本文针对模型预测控制器实际投运中遇到性能下降问题,提出了一种基于累积平方误差(ISE)–总平方波动(TSV)指标的模型预测控制器性能评价及自愈方法.先基于累积平方误差(ISE)和总平方波动(TSV)指标对模型预测控制器进行实时性能评价,再... 本文针对模型预测控制器实际投运中遇到性能下降问题,提出了一种基于累积平方误差(ISE)–总平方波动(TSV)指标的模型预测控制器性能评价及自愈方法.先基于累积平方误差(ISE)和总平方波动(TSV)指标对模型预测控制器进行实时性能评价,再根据无限时域模型预测控制器(MPC)的逆特性,基于ISE–TSV指标的分析,提出了一种MPC控制器的鲁棒自愈方法.在二级倒立摆的模型预测控制仿真与实验结果证明了所提自愈方法的可行性及有效性. 展开更多

关键词 模型预测控制器 控制器性能评价 控制器参数自愈 累积平方误差–总平方波动指标 鲁棒性

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一种用于液压伺服系统位置跟踪的混合模型预测控制器设计 被引量：8

5

作者 王向才 《机床与液压》 北大核心 2020年第8期132-136,共5页

为了提高液压伺服系统对目标位置的跟踪准确度,设计一种用于液压伺服系统位置跟踪的混合模型预测控制器。首先,通过对液压伺服系统建模,分析其组成结构,建立液压缸与伺服阀的运动学模型。然后,对传统模型预测控制器的工作状态进行分析,... 为了提高液压伺服系统对目标位置的跟踪准确度,设计一种用于液压伺服系统位置跟踪的混合模型预测控制器。首先,通过对液压伺服系统建模,分析其组成结构,建立液压缸与伺服阀的运动学模型。然后,对传统模型预测控制器的工作状态进行分析,获取其对应的线性时不变模型。并在传统模型预测控制器的基础上,利用通过布谷鸟搜索算法改进的PID控制器,设计了混合模型预测控制器。最后,利用所设计的混合模型预测控制器,对阶跃、方波以及不规则信号产生的目标位置轨迹进行了跟踪测试。测试结果显示:所设计的混合模型预测控制器不仅能够跟踪多种信号产生的目标位置轨迹,而且跟踪准确度较高、波动性较小;混合模型预测控制器在跟踪阶跃、方波以及不规则信号产生的目标位置轨迹时,相比传统模型预测控制器的跟踪结果,最大偏离度分别减小了6.77%、17.39%、19.64%,说明所设计的混合模型预测控制器能够控制液压伺服系统对目标位置进行良好的跟踪。 展开更多

关键词 液压伺服系统 位置跟踪 布谷鸟搜索算法 混合模型预测控制器

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一种用于电液防抱死制动系统的显式非线性模型预测控制器设计 被引量：3

6

作者 李超 宁萍 《机床与液压》 北大核心 2021年第4期116-119,145,共5页

为实现对车辆制动过程进行快速且稳定的控制,设计一种用于电液防抱死制动系统的显式非线性模型预测控制器。通过对电液防抱死制动系统进行分析,明确电液防抱死制动系统的工作过程。在考虑系统参数的基础上,设计显式非线性模型预测控制... 为实现对车辆制动过程进行快速且稳定的控制,设计一种用于电液防抱死制动系统的显式非线性模型预测控制器。通过对电液防抱死制动系统进行分析,明确电液防抱死制动系统的工作过程。在考虑系统参数的基础上,设计显式非线性模型预测控制器。将显式非线性模型预测控制器融入到电液防抱死制动控制系统中,以计算调节扭矩。同时利用状态预测器和缓冲器补偿电液防抱死制动系统的死区时间,从而提高制动过程的效率及稳定性,解决电液防抱死制动系统的非线性最优控制问题。实验结果表明:与逻辑门限控制方法相比,该显式非线性模型预测控制器对车辆进行制动控制时,具有更好的实时性和稳定性。 展开更多

关键词 电液防抱死系统 显式非线性模型预测控制器 死区时间 最优控制

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模型预测控制器在质子交换膜燃料电池中的应用 被引量：1

7

作者 张君 樊立萍 李崇 《沈阳化工大学学报》 CAS 2013年第3期248-253,275,共7页

在对质子交换膜燃料(PEMFC)的工作原理进行研究分析的基础上,对其进行数学描述,建立质子交换膜燃料电池的数学模型.根据缩减域控制原则进行模型预测控制器的设计,对比分析分别采用氧气压力和氢气压力作为控制变量时输出电压的变化.仿真... 在对质子交换膜燃料(PEMFC)的工作原理进行研究分析的基础上,对其进行数学描述,建立质子交换膜燃料电池的数学模型.根据缩减域控制原则进行模型预测控制器的设计,对比分析分别采用氧气压力和氢气压力作为控制变量时输出电压的变化.仿真结果表明当选择氧气压力作为控制变量时能够获得比较理想的控制效果. 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 滚动优化 模型预测控制器

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控压钻井非线性模型预测控制器设计

8

作者 王岩 郭瑞安 辛颖 《内江科技》 2020年第4期48-48,54,共2页

本文提出了一种基于非线性模型预测控制器(NMPC),用于计算井涌控制过程中的环空井底压力。利用离散时间非线性系统优化方法,考虑钻头的流速,储层流入流速和储层压力的影响因素,建立控压钻井非线性模型预测控制器的模型。将所建立的NMPC... 本文提出了一种基于非线性模型预测控制器(NMPC),用于计算井涌控制过程中的环空井底压力。利用离散时间非线性系统优化方法,考虑钻头的流速,储层流入流速和储层压力的影响因素,建立控压钻井非线性模型预测控制器的模型。将所建立的NMPC模型与现场应用的比例积分导数控(PID)控制器的控制性能进行比较,结果证明NMPC对干扰的响应比PID控制器更快。 展开更多

关键词 模型预测控制器 控压钻井 井底压力

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五相感应电机变采样周期模型预测控制策略

9

作者 陈会鸽 王双岭 《电源学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期318-326,338,共10页

针对无调制模块的模型预测控制器MPC(model predictive controller)存在的谐波含量高问题,提出1种新型基于模型的变采样周期MPC策略,并将其应用于五相感应电机驱动系统。分析了MPC对时间固定离散化所带来的问题,而引入调制或调制替代来... 针对无调制模块的模型预测控制器MPC(model predictive controller)存在的谐波含量高问题,提出1种新型基于模型的变采样周期MPC策略,并将其应用于五相感应电机驱动系统。分析了MPC对时间固定离散化所带来的问题,而引入调制或调制替代来解决此问题将使控制系统复杂度增加,故遵循更简单、自然的思路,基于追击算法来改变采样间隔,结合MPC确定最优控制动作和实施时间,实现变采样周期MPC方案。利用五相感应电机驱动系统开展实验,实验结果验证了新型变采样周期MPC优良的参考跟踪和电流谐波性能。 展开更多

关键词 模型预测控制器 数字控制系统 变采样周期 追击算法 五相感应电机

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基于状态反馈线性化的电液伺服系统模型预测控制

10

作者 刘秋辉 安颖 刘凯 《自动化与仪表》 2024年第8期122-126,148,共6页

针对如何提高阀控离合器的位置控制精度、克服非线性等问题,该文提出了一种基于状态反馈线性化的电液伺服系统模型预测控制方案。首先建立了伺服系统状态空间模型,将非线性系统映射为新坐标空间内的线性系统模型;接着设计了一种基于马... 针对如何提高阀控离合器的位置控制精度、克服非线性等问题,该文提出了一种基于状态反馈线性化的电液伺服系统模型预测控制方案。首先建立了伺服系统状态空间模型,将非线性系统映射为新坐标空间内的线性系统模型;接着设计了一种基于马尔可夫链预测模型的反馈线性化模型预测控制器(feedback linearization model predictive controller,FLMPC),通过设计损失函数求解最优输入序列,最终作用于反馈线性化系统。仿真结果证明,在相同输入情况下,反馈线性化系统与原系统的位置误差满足控制需要,可以有效减少超调量。且在保证被控对象快速稳定控制的条件下,相比非线性模型预测控制,该算法单步计算时间更短。 展开更多

关键词 阀控离合器 位置控制 反馈线性化 模型预测控制器

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反激变换器的输出反馈模型预测控制仿真研究 被引量：2

11

作者 管雪梅 吴马超 +1 位作者 魏艳秀 王子龙 《计算机应用与软件》 北大核心 2021年第10期100-106,共7页

针对反激变换器的输出电压稳定性问题,提出一种输出反馈模型预测控制方法。建立双线性模型,设计状态反馈和输出反馈模型预测控制器,增加Luenberger-type型观测器确保状态估测动态误差是全局指数稳定;外环PI控制旨在消除电压偏移误差。... 针对反激变换器的输出电压稳定性问题,提出一种输出反馈模型预测控制方法。建立双线性模型,设计状态反馈和输出反馈模型预测控制器,增加Luenberger-type型观测器确保状态估测动态误差是全局指数稳定;外环PI控制旨在消除电压偏移误差。给出系统存在输入电压和存在输入约束条件下的电感电流全局收敛的闭环稳定性分析。仿真结果表明,相比于PID控制,该方法在保证系统全局稳定性的同时,可以实现系统误差在有限时间内收敛,控制精度能达0.22%,提高了系统的鲁棒性和快速性。 展开更多

关键词 反激变换器 双线性模型 状态反馈模型预测控制器 Luenberger-type型观测器 输出反馈模型预测控制器 PI控制

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基于子空间辨识的模型预测控制器经济性能评估方法

12

作者 罗芝芬 田学民 《计算机与应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2011年第7期863-866,共4页

目前模型预测控制器(MPC)的经济性能评估(EPA)方法多依赖于过程解析的稳态模型,为了更方便有效的对MPC经济性能进行评估,本文提出一种基于子空间辨识的模型预测控制器经济性能评估方法,仅利用过程操作数据即可实现对控制器的经济性能评... 目前模型预测控制器(MPC)的经济性能评估(EPA)方法多依赖于过程解析的稳态模型,为了更方便有效的对MPC经济性能进行评估,本文提出一种基于子空间辨识的模型预测控制器经济性能评估方法,仅利用过程操作数据即可实现对控制器的经济性能评估,避免了对过程解析稳态模型的依赖性。利用已知过程操作数据,通过子空间辨识求取子空间矩阵,进而得到各输入输出变量间的稳态关系及LQG控制策略下各输入输出变量方差与加权系数的关系并将其直接应用于控制器经济性能优化。在Woodberry塔上的仿真实验验证了该方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 模型预测控制器 经济性能评估 子空间辨识 LQG基准

原文传递

基于神经模型预测控制的主动队列管理算法 被引量：2

13

作者 余义斌 曹长修 李昌兵 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2006年第9期1042-1044,1049,共4页

基于模型预测理论,提出了用于支持TCP流的IP路由器主动队列管理控制器——神经模型预测控制器(NM PC).这种控制器使用了不同的时间延迟环节近似方法以及不同的近似非线性模型.控制器的主要目标是在高动态网络条件下稳定瓶颈路由器的队... 基于模型预测理论,提出了用于支持TCP流的IP路由器主动队列管理控制器——神经模型预测控制器(NM PC).这种控制器使用了不同的时间延迟环节近似方法以及不同的近似非线性模型.控制器的主要目标是在高动态网络条件下稳定瓶颈路由器的队列长度.仿真结果表明,与采用RED算法及REM算法的控制器相比,这种控制器具有较好的鲁棒性和较短的响应时间,尤其是网络在大流量和具有高动态性条件下效果更为明显. 展开更多

关键词 神经模型预测控制器 主动队列管理 鲁棒性 Padé近似

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港口重载AGV转向稳定性容错控制策略

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作者 刘璇 刘玉卿 +2 位作者 王子航 张明路 张建华 《计算机集成制造系统》 北大核心 2025年第1期47-55,共9页

针对四轮独立驱动与转向(4WID-4WIS)型港口重载自动导引车(AGV)常见的驱动电机失效情况,提出了三层控制结构的容错控制策略来进行转向稳定性容错控制。上层控制模块设计为模型预测控制器(MPC)与PI车速跟随控制器,实现港口AGV的路径跟踪... 针对四轮独立驱动与转向(4WID-4WIS)型港口重载自动导引车(AGV)常见的驱动电机失效情况,提出了三层控制结构的容错控制策略来进行转向稳定性容错控制。上层控制模块设计为模型预测控制器(MPC)与PI车速跟随控制器,实现港口AGV的路径跟踪;中层控制模块设计为横摆角速度、质心侧偏角RBF神经网络鲁棒滑模控制器,用来计算出最佳附加横摆力矩;下层控制模块设计为失效分配策略,对力矩进行重新分配。最后,搭建了CarMaker测试平台,通过实验验证了容错控制策略的有效性与优越性。 展开更多

关键词 港口重载AGV 模型预测控制器 PI车速跟随控制器 RBF神经网络 滑模控制 失效分配

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叠堆式超磁致伸缩致动器的模型预测滑模控制 被引量：4

15

作者 何忠波 荣策 +2 位作者 周景涛 薛光明 郑佳伟 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1680-1690,共11页

根据新型电液伺服阀的驱动要求,设计了叠堆式超磁致伸缩致动器(SGMA),为补偿其固有的非线性,提高位移输出精度,研究了SGMA的控制策略,并对控制策略进行了仿真和实验验证。首先,采用永磁体和GMM棒交替排布的结构形式设计了SGMA,有助于提... 根据新型电液伺服阀的驱动要求,设计了叠堆式超磁致伸缩致动器(SGMA),为补偿其固有的非线性,提高位移输出精度,研究了SGMA的控制策略,并对控制策略进行了仿真和实验验证。首先,采用永磁体和GMM棒交替排布的结构形式设计了SGMA,有助于提高偏置磁场的均匀性;然后,根据SGMA的结构特点,将其视为多自由度振动系统,建立了系统的位移输出模型;接着,在输出模型的基础上,结合模型预测控制与滑模控制策略,设计了模型预测滑模控制器;最后,进行了控制策略仿真和实验验证。实验结果表明,模型预测滑模控制器能够实现SGMA的精密控制。在阶跃控制实验中,系统稳定时间低于1.5ms,无超调和稳态误差;在正弦控制实验中,系统最大控制误差约为0.83μm,相对值约为6.9%,证明了控制策略的有效性。 展开更多

关键词 叠堆式超磁致伸缩致动器 多自由度输出模型 非线性 模型预测滑模控制器 实验验证

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无人驾驶技术应用(下)——基于改进模型预测控制算法的无人物流车辆控制系统的设计

16

作者 程增木 《汽车维修与保养》 2023年第11期58-59,共2页

4.约束函数的设计车辆在启用车道保持功能时,需要设计约束函数对模型预测控制器进行约束,满足车辆行驶的安全性、稳定性和可靠性。车辆保持系统的动力学控制主要集中在车辆的横向控制中,因此需要对车辆的前轮转角u2及前轮转角的增量△u_... 4.约束函数的设计车辆在启用车道保持功能时,需要设计约束函数对模型预测控制器进行约束,满足车辆行驶的安全性、稳定性和可靠性。车辆保持系统的动力学控制主要集中在车辆的横向控制中,因此需要对车辆的前轮转角u2及前轮转角的增量△u_(2)进行约束。 展开更多

关键词 模型预测控制器 前轮转角 横向控制 约束函数 动力学控制 车辆控制系统 无人驾驶技术 模型预测控制算法

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直驱XY平台伺服系统预测鲁棒轮廓跟踪控制 被引量：4

17

作者 赵希梅 赵久威 李洪谊 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第8期94-98,共5页

针对直驱XY平台中存在的系统延迟、系统参数变化、负载扰动等不确定性以及双轴之间的耦合问题,依据模型预测控制、扰动观测及解耦控制理论,设计了一种模型预测控制器(MPC)、扰动观测器(DOB)和交叉耦合控制器(CCC)相结合的预测鲁棒跟踪... 针对直驱XY平台中存在的系统延迟、系统参数变化、负载扰动等不确定性以及双轴之间的耦合问题,依据模型预测控制、扰动观测及解耦控制理论,设计了一种模型预测控制器(MPC)、扰动观测器(DOB)和交叉耦合控制器(CCC)相结合的预测鲁棒跟踪控制系统。利用MPC作为前馈控制器,通过模型预测、滚动优化和反馈校正提高系统的跟踪性能。DOB能够抑制系统参数变化及外部负载扰动等不确定性因素对系统伺服性能的影响,提高系统的鲁棒性能。CCC能补偿两轴间的轮廓误差,解决双轴间的耦合问题。仿真实验结果表明,所设计的系统具有快速准确的跟踪性能和较强的鲁棒性能。所提出的控制方案能够有效地减小系统的轮廓误差,进而提高了XY平台的轮廓加工精确度。 展开更多

关键词 直驱XY平台 模型预测控制器 扰动观测器 交叉耦合控制器 轮廓控制

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基于SIMATIC PCS7的预测控制在2×2耦合四容水箱系统的控制实现 被引量：5

18

作者 史运涛 何安 《化工自动化及仪表》 CAS 2014年第8期887-890,共4页

以四容水箱液位控制为对象,实现2×2多变量控制。着重介绍基于S7-400硬件系统和PCS7控制系统的MPC控制功能块ModPreCon实现对多变量、非线性的四容水箱液位控制的方案和步骤,并通过实验证明控制效果良好。

关键词 MPC模型预测控制器 SIMATIC PCS7 2×2多变量控制 ModPreCon

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基于Sigmoid-ARX算法的汽油机转矩估计及预测控制

19

作者 李顶根 严索 从耀威 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 2014年第1期70-75,共6页

为提高在汽油机控制策略中的转矩估计的实时性和精度,设计了一种汽油机转矩预测模型。该模型使用了以Sigmoid为核函数的ARX算法,并利用赤池(Akaike)最终预测误差法(FPE)和标准均方根误差法,辨识实验测量的节气门开度和转速数据,以此来... 为提高在汽油机控制策略中的转矩估计的实时性和精度,设计了一种汽油机转矩预测模型。该模型使用了以Sigmoid为核函数的ARX算法,并利用赤池(Akaike)最终预测误差法(FPE)和标准均方根误差法,辨识实验测量的节气门开度和转速数据,以此来估计模型参数。利用该转矩模型,设计了一种模型预测控制器(MPC),并进行了验证试验。结果表明:在全工况范围内,该转矩模型的预测相对误差小于4.5%;控制超调量约为6%,能达到3 s内输出预期转矩150 Nm。因而,控制效果良好,实现了汽油机转矩的精确控制。 展开更多

关键词 汽油机 控制策略 转矩估计 模型预测控制器(MPC) ARX-Sigmoid算法

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五相感应电机MPC和PR控制器对比研究 被引量：2

20

作者 刘巍 杨成禹 《微电机》 北大核心 2019年第10期66-73,共8页

五相感应电机驱动系统一大优势是具备故障容错能力,而故障容错算法可以基于模型预测控制器(MPC)和比例谐振控制器(PR)实现。为了对比分析,深入研究了五相感应电机驱动系统故障容错运行时采用 MPC控制器和PR控制器的性能差异。并搭建了... 五相感应电机驱动系统一大优势是具备故障容错能力,而故障容错算法可以基于模型预测控制器(MPC)和比例谐振控制器(PR)实现。为了对比分析,深入研究了五相感应电机驱动系统故障容错运行时采用 MPC控制器和PR控制器的性能差异。并搭建了五相感应电机驱动系统实验平台对两种控制策略进行了测试,包含了故障前后运行情况。研究结果表明,MPC控制器较 PR控制器具有更快的动态响应,但故障过渡期间鲁棒性一般,并具有较高电流纹波。 展开更多

关键词 五相感应电机 模型预测控制器 比例谐振控制器 故障容错

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